JPH11268060A - ポリエチレン材料の製造方法 - Google Patents
ポリエチレン材料の製造方法Info
- Publication number
- JPH11268060A JPH11268060A JP7542398A JP7542398A JPH11268060A JP H11268060 A JPH11268060 A JP H11268060A JP 7542398 A JP7542398 A JP 7542398A JP 7542398 A JP7542398 A JP 7542398A JP H11268060 A JPH11268060 A JP H11268060A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polyethylene
- stretching
- gpa
- tensile strength
- ultra
- Prior art date
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- Pending
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- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】破壊吸収エネルギーが大きく、且つ引張強度及
び弾性率が共に高い、機械的物性のバランスに優れたポ
リエチレン材料の製造方法を提供する。 【解決手段】0.5GPa以上の引張強度及び1GPa
以上の引張弾性率を有するポリエチレン原材料を、クッ
ション材を介して130〜155℃の温度にて加圧する
ことを特徴とするポリエチレン材料の製造方法。
び弾性率が共に高い、機械的物性のバランスに優れたポ
リエチレン材料の製造方法を提供する。 【解決手段】0.5GPa以上の引張強度及び1GPa
以上の引張弾性率を有するポリエチレン原材料を、クッ
ション材を介して130〜155℃の温度にて加圧する
ことを特徴とするポリエチレン材料の製造方法。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高強度、高弾性率
を有するポリエチレン材料の製造方法に関する。
を有するポリエチレン材料の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、高強度、高弾性率ポリエチレン
材料は、ポリエチレン本来の特徴である耐候性、耐水
性、軽量性に加えて耐衝撃性、耐摩耗性に優れ、特徴あ
るエンジニヤリングプラスチックとして、食品、土木、
化学、農業、鉱業、並びにスポーツ・レジャー分野等の
幅広い分野で使用されている。さらに近年その高い破壊
吸収エネルギーや高い耐衝撃性能と軽量さが、防弾材
料、防爆材料、刃物等からの人体保護製品として注目さ
れ使用量が増大している。
材料は、ポリエチレン本来の特徴である耐候性、耐水
性、軽量性に加えて耐衝撃性、耐摩耗性に優れ、特徴あ
るエンジニヤリングプラスチックとして、食品、土木、
化学、農業、鉱業、並びにスポーツ・レジャー分野等の
幅広い分野で使用されている。さらに近年その高い破壊
吸収エネルギーや高い耐衝撃性能と軽量さが、防弾材
料、防爆材料、刃物等からの人体保護製品として注目さ
れ使用量が増大している。
【0003】高強度、高弾性率ポリエチレン材料は、超
高分子量ポリエチレンを原料とするが、該原料は汎用の
ポリエチレンに比べて遥かに分子量が高く、通常の方法
では殆ど押出成形できず、また単に延伸して高配向させ
ることも困難である。超高分子量ポリエチレンから高強
度、高弾性率ポリエチレン材料を製造する方法として、
繊維状結晶成長法(特公昭55−2004公報等)、ゲ
ル紡糸超延伸法(特公昭60−47922公報等)、ゲ
ルプレス超延伸法(特開昭60−101032公報
等)、単結晶マット超延伸法(Polymer Preprints, Jap
an, 32, p873(1983))、バージンポリマー超延伸法(Po
lymer Preprints, Japan, 32, p741(1983))等種々提案
されている。いずれの方法においても高強度、高弾性率
の発現は、延伸倍率を大きくすることにより可能にして
いる。
高分子量ポリエチレンを原料とするが、該原料は汎用の
ポリエチレンに比べて遥かに分子量が高く、通常の方法
では殆ど押出成形できず、また単に延伸して高配向させ
ることも困難である。超高分子量ポリエチレンから高強
度、高弾性率ポリエチレン材料を製造する方法として、
繊維状結晶成長法(特公昭55−2004公報等)、ゲ
ル紡糸超延伸法(特公昭60−47922公報等)、ゲ
ルプレス超延伸法(特開昭60−101032公報
等)、単結晶マット超延伸法(Polymer Preprints, Jap
an, 32, p873(1983))、バージンポリマー超延伸法(Po
lymer Preprints, Japan, 32, p741(1983))等種々提案
されている。いずれの方法においても高強度、高弾性率
の発現は、延伸倍率を大きくすることにより可能にして
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法により得られる高強度、高弾性率ポリエチレン材
料の機械的物性は、製造時における延伸倍率を大きくす
ることによって弾性率の値を大きくし、引張強度を増強
するものであるが、この引張強度はある程度の延伸倍率
において飽和する傾向にある。破断伸度は、ある程度ま
では延伸倍率の増加に伴って大きくなるが、それ以上さ
らに延伸倍率を増加させても、弾性率ばかり上昇し強度
はさほど上昇しない。このことから、延伸倍率をある一
定以上に大きくしても破断伸度は大きくならずに逆に小
さくなる傾向を示す。このように延伸倍率をある一定以
上に大きくしたポリエチレン材料の場合、用途によって
は破断吸収エネルギーが十分とは言えない場合があり、
その改良が求められている。
の方法により得られる高強度、高弾性率ポリエチレン材
料の機械的物性は、製造時における延伸倍率を大きくす
ることによって弾性率の値を大きくし、引張強度を増強
するものであるが、この引張強度はある程度の延伸倍率
において飽和する傾向にある。破断伸度は、ある程度ま
では延伸倍率の増加に伴って大きくなるが、それ以上さ
らに延伸倍率を増加させても、弾性率ばかり上昇し強度
はさほど上昇しない。このことから、延伸倍率をある一
定以上に大きくしても破断伸度は大きくならずに逆に小
さくなる傾向を示す。このように延伸倍率をある一定以
上に大きくしたポリエチレン材料の場合、用途によって
は破断吸収エネルギーが十分とは言えない場合があり、
その改良が求められている。
【0005】したがって、本発明の目的は、破壊吸収エ
ネルギーが大きく、且つ引張強度及び弾性率が共に高
い、機械的物性のバランスに優れたポリエチレン材料の
製造方法を提供することにある。
ネルギーが大きく、且つ引張強度及び弾性率が共に高
い、機械的物性のバランスに優れたポリエチレン材料の
製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、0.5
GPa以上の引張強度及び1GPa以上の引張弾性率を
有するポリエチレン原材料を、クッション材を介して1
30〜155℃の温度にて加圧することを特徴とするポ
リエチレン材料の製造方法が提供される。
GPa以上の引張強度及び1GPa以上の引張弾性率を
有するポリエチレン原材料を、クッション材を介して1
30〜155℃の温度にて加圧することを特徴とするポ
リエチレン材料の製造方法が提供される。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の製造方法では、原材料として、特定の引
張強度及び特定の引張弾性率を有するポリエチレン原材
料を用いる。本発明に用いるポリエチレン原材料は、
0.5GPa以上、好ましくは0.7GPa以上、さら
に好ましくは1GPa以上の引張強度を有し、かつ1G
Pa以上、好ましくは、3GPa以上、さらに好ましく
は5GPa以上の引張弾性率を有する。これらの引張強
度及び引張弾性率の上限は特に限定されないが、通常、
引張強度の上限は5GPa程度、引張弾性率の上限は2
0GPa程度である。なお、本発明において、引張強度
はオリエンテック社製テンシロン万能試験機UTC−1
Tにより測定した値であり、引張弾性率は同社製接触型
伸び検出機SG−50−5により伸びを求めて、化学繊
維フィラメント糸試験方法JIS1013に準拠して算
出した値である。前記ポリエチレン原材料の形態は、特
に限定されなく、テープ状、繊維状、また、それらをス
プリット化等に開繊処理したもののいずれでもよい。
する。本発明の製造方法では、原材料として、特定の引
張強度及び特定の引張弾性率を有するポリエチレン原材
料を用いる。本発明に用いるポリエチレン原材料は、
0.5GPa以上、好ましくは0.7GPa以上、さら
に好ましくは1GPa以上の引張強度を有し、かつ1G
Pa以上、好ましくは、3GPa以上、さらに好ましく
は5GPa以上の引張弾性率を有する。これらの引張強
度及び引張弾性率の上限は特に限定されないが、通常、
引張強度の上限は5GPa程度、引張弾性率の上限は2
0GPa程度である。なお、本発明において、引張強度
はオリエンテック社製テンシロン万能試験機UTC−1
Tにより測定した値であり、引張弾性率は同社製接触型
伸び検出機SG−50−5により伸びを求めて、化学繊
維フィラメント糸試験方法JIS1013に準拠して算
出した値である。前記ポリエチレン原材料の形態は、特
に限定されなく、テープ状、繊維状、また、それらをス
プリット化等に開繊処理したもののいずれでもよい。
【0008】前記ポリエチレン原材料は、例えば、超高
分子量ポリエチレンを延伸する方法等により調製でき
る。ポリエチレン原材料の調製に用いる前記超高分子量
ポリエチレンの極限粘度は、135℃デカリン中におい
て、通常5〜50dl/g、好ましくは8〜40dl/
g、さらに好ましくは10〜30dl/gが望ましい。
また超高分子量ポリエチレンの粘度平均分子量は、通常
50万〜1200万、好ましくは90万〜900万、さ
らに好ましくは120万〜600万が望ましい。前記超
高分子量ポリエチレンの形状は特に限定されないが、通
常、顆粒状、粉末状が好ましい。この際粒径は、通常2
000μm以下、好ましくは1〜2000μm、さらに
好ましくは10〜1000μmが望ましい。
分子量ポリエチレンを延伸する方法等により調製でき
る。ポリエチレン原材料の調製に用いる前記超高分子量
ポリエチレンの極限粘度は、135℃デカリン中におい
て、通常5〜50dl/g、好ましくは8〜40dl/
g、さらに好ましくは10〜30dl/gが望ましい。
また超高分子量ポリエチレンの粘度平均分子量は、通常
50万〜1200万、好ましくは90万〜900万、さ
らに好ましくは120万〜600万が望ましい。前記超
高分子量ポリエチレンの形状は特に限定されないが、通
常、顆粒状、粉末状が好ましい。この際粒径は、通常2
000μm以下、好ましくは1〜2000μm、さらに
好ましくは10〜1000μmが望ましい。
【0009】このような超高分子量ポリエチレンを調製
するには、例えば、周期律表IV〜VI族の遷移金属元素
を含む化合物のうち、少なくとも一種の遷移金属化合物
を含有する触媒成分と、必要に応じて有機金属化合物と
を組合せてなる触媒の存在下に、エチレンを単独重合す
る方法、若しくはエチレンと、炭素数3以上、通常3〜
12のα−オレフィン、ジエン等とを共重合する方法等
により得られる。
するには、例えば、周期律表IV〜VI族の遷移金属元素
を含む化合物のうち、少なくとも一種の遷移金属化合物
を含有する触媒成分と、必要に応じて有機金属化合物と
を組合せてなる触媒の存在下に、エチレンを単独重合す
る方法、若しくはエチレンと、炭素数3以上、通常3〜
12のα−オレフィン、ジエン等とを共重合する方法等
により得られる。
【0010】前記超高分子量ポリエチレンを延伸して前
記ポリエチレン原材料を調製する方法は、通常、超高分
子量ポリエチレンの粉粒物を延伸可能な形態にした後に
延伸する方法が一般的である。例えば、超高分子量ポリ
エチレンを、溶融させたのち延伸する方法、多量の溶媒
に超高分子量ポリエチレンを溶解させたのちシート状の
ゲル状物とし、しかるのち延伸する方法、又は超高分子
量ポリエチレンを、溶媒に溶解させることなく、また一
度も溶融させることなく、固相状態において延伸する方
法等いずれでも良いが、特に、固相状態において延伸す
る方法の採用が好ましい。
記ポリエチレン原材料を調製する方法は、通常、超高分
子量ポリエチレンの粉粒物を延伸可能な形態にした後に
延伸する方法が一般的である。例えば、超高分子量ポリ
エチレンを、溶融させたのち延伸する方法、多量の溶媒
に超高分子量ポリエチレンを溶解させたのちシート状の
ゲル状物とし、しかるのち延伸する方法、又は超高分子
量ポリエチレンを、溶媒に溶解させることなく、また一
度も溶融させることなく、固相状態において延伸する方
法等いずれでも良いが、特に、固相状態において延伸す
る方法の採用が好ましい。
【0011】前記固相状態において延伸する方法として
は、超高分子量ポリエチレンを、その融点未満の温度に
おいて延伸する方法が挙げられる。通常は、延伸に先立
ち、超高分子量ポリエチレンをその融点未満の温度で圧
延する工程を経る方法を採用することが好ましく、更に
圧延する工程に先立ち該融点未満の温度で圧縮成形工程
を経ることがより好ましい。要するに、超高分子量ポリ
エチレンの融点未満の温度で圧縮成形後、圧延し、しか
るのち延伸する方法を採用するのが望ましい。
は、超高分子量ポリエチレンを、その融点未満の温度に
おいて延伸する方法が挙げられる。通常は、延伸に先立
ち、超高分子量ポリエチレンをその融点未満の温度で圧
延する工程を経る方法を採用することが好ましく、更に
圧延する工程に先立ち該融点未満の温度で圧縮成形工程
を経ることがより好ましい。要するに、超高分子量ポリ
エチレンの融点未満の温度で圧縮成形後、圧延し、しか
るのち延伸する方法を採用するのが望ましい。
【0012】前記圧縮成形の方法は、特に限定されず、
バッチ方式、連続式のいずれでも良い。バッチ式圧縮成
形の方法としては、スライド式、回転式等の各種の機械
を用いた方法が挙げられる。連続式で圧縮成形する方法
としては、種々の方法があり、例えば、上下に対向した
一対のエンドレスベルトの間に、粉末状等の超高分子ポ
リエチレンを挟み、エンドレスベルトを移動させつつ圧
縮成形する方法等が挙げられる。作業性の点、並びに長
尺材料の生産性の点から連続式の採用がより好ましい。
圧縮成形時の圧力は、広い範囲内において選定され得る
が、通常、0.01MPa〜2GPa、好ましくは1〜
500MPaの範囲で選することが望ましい。特に連続
式の場合には、方式によっては0.01〜10MPa、
好ましくは0.1〜5MPa程度の低圧力でも充分な圧
縮成形が可能となる場合がある。また、圧縮成形時の温
度は、超高分子量ポリエチレンの融点未満の温度が好ま
しく、通常90〜140℃、好ましくは110〜135
℃の範囲である。
バッチ方式、連続式のいずれでも良い。バッチ式圧縮成
形の方法としては、スライド式、回転式等の各種の機械
を用いた方法が挙げられる。連続式で圧縮成形する方法
としては、種々の方法があり、例えば、上下に対向した
一対のエンドレスベルトの間に、粉末状等の超高分子ポ
リエチレンを挟み、エンドレスベルトを移動させつつ圧
縮成形する方法等が挙げられる。作業性の点、並びに長
尺材料の生産性の点から連続式の採用がより好ましい。
圧縮成形時の圧力は、広い範囲内において選定され得る
が、通常、0.01MPa〜2GPa、好ましくは1〜
500MPaの範囲で選することが望ましい。特に連続
式の場合には、方式によっては0.01〜10MPa、
好ましくは0.1〜5MPa程度の低圧力でも充分な圧
縮成形が可能となる場合がある。また、圧縮成形時の温
度は、超高分子量ポリエチレンの融点未満の温度が好ま
しく、通常90〜140℃、好ましくは110〜135
℃の範囲である。
【0013】前記圧延方法としては、ロール圧延等の公
知の方法を用いることができ、超高分子量ポリエチレン
あるいは前記圧縮成型後の超高分子量ポリエチレンのシ
ートを溶融させることなく固相状態に保持したまま回転
方向の異なる圧延ロールにより挟圧して圧延し、シート
またはフィルムを得る方法が挙げられる。この際、圧延
操作による材料の変形比は、広く選択することができ、
通常、圧延効率(圧延方向の圧延倍率:即ち圧延後の長
さ/圧延前の長さ)は、通常1.2〜20、好ましくは
1.5〜10の範囲で選択される。また圧延温度は、通
常20℃以上で、且つ用いる超高分子量ポリエチレン等
の被圧延物の融点未満、好ましくは50℃以上で、且つ
被圧延物の融点未満、さらに好ましくは90〜140
℃、特に好ましくは110〜135℃の範囲である。上
記圧延操作は、一回以上繰り返し、多段で圧延すること
もでき、また、後段の延伸に先立ち圧延物にスリットを
設けても良い。
知の方法を用いることができ、超高分子量ポリエチレン
あるいは前記圧縮成型後の超高分子量ポリエチレンのシ
ートを溶融させることなく固相状態に保持したまま回転
方向の異なる圧延ロールにより挟圧して圧延し、シート
またはフィルムを得る方法が挙げられる。この際、圧延
操作による材料の変形比は、広く選択することができ、
通常、圧延効率(圧延方向の圧延倍率:即ち圧延後の長
さ/圧延前の長さ)は、通常1.2〜20、好ましくは
1.5〜10の範囲で選択される。また圧延温度は、通
常20℃以上で、且つ用いる超高分子量ポリエチレン等
の被圧延物の融点未満、好ましくは50℃以上で、且つ
被圧延物の融点未満、さらに好ましくは90〜140
℃、特に好ましくは110〜135℃の範囲である。上
記圧延操作は、一回以上繰り返し、多段で圧延すること
もでき、また、後段の延伸に先立ち圧延物にスリットを
設けても良い。
【0014】前記延伸方法としては種々の方法がある。
例えば、加熱手段を用いた延伸としては、熱風延伸、シ
リンダー延伸、ロール延伸、熱板延伸等がある。また、
被延伸物に延伸張力をかける手段としては、ニップロー
ル間で延伸する方法、クローバーロール、多段ロール間
で張力をかける方法、ネルソンロール方式で延伸張力を
保持しながら延伸する方法が挙げられる。この延伸の
後、スプリットを設けたり、適当に開繊しても良い。延
伸温度は、超高分子量ポリエチレン等の被延伸物の融点
未満の範囲内、通常、20〜160℃、好ましくは60
〜150℃、さらに好ましくは90〜145℃、特に好
ましくは90〜140℃である。この延伸工程は、一段
だけでなく多段で行うことができる。この場合、一段目
より二段目以降の後の方を高い温度で行うのが好まし
い。延伸速度は、引張延伸の方式、超高分子量ポリエチ
レンの分子量や、組成比により異なり、適宜選択可能で
あるが、通常1mm/分〜500m/分の範囲である。
より具体的には、回分式延伸の場合は、通常1〜500
mm/分、好ましくは1〜100mm/分、さらに好ま
しくは5〜50mm/分の範囲である。一方、連続延伸
の場合には、通常0.1〜500m/分、好ましくは1
〜200m/分、さらに好ましくは10〜200m/分
の範囲内である。なお、経済性を考慮すれば、高速度の
設定がより好ましい。延伸倍率は、通常、1.5倍以
上、好ましくは3倍以上、さらに好ましくは5倍以上、
特に好ましくは10倍以上が望ましく、上限は特に限定
されないが、通常30倍、好ましくは40倍、さらに好
ましくは50倍程度である。また、圧延及び延伸の合計
の延伸倍率は、通常20倍以上、好ましくは30倍以
上、より好ましくは60倍以上、さらに好ましくは80
〜200倍程度が望ましい。
例えば、加熱手段を用いた延伸としては、熱風延伸、シ
リンダー延伸、ロール延伸、熱板延伸等がある。また、
被延伸物に延伸張力をかける手段としては、ニップロー
ル間で延伸する方法、クローバーロール、多段ロール間
で張力をかける方法、ネルソンロール方式で延伸張力を
保持しながら延伸する方法が挙げられる。この延伸の
後、スプリットを設けたり、適当に開繊しても良い。延
伸温度は、超高分子量ポリエチレン等の被延伸物の融点
未満の範囲内、通常、20〜160℃、好ましくは60
〜150℃、さらに好ましくは90〜145℃、特に好
ましくは90〜140℃である。この延伸工程は、一段
だけでなく多段で行うことができる。この場合、一段目
より二段目以降の後の方を高い温度で行うのが好まし
い。延伸速度は、引張延伸の方式、超高分子量ポリエチ
レンの分子量や、組成比により異なり、適宜選択可能で
あるが、通常1mm/分〜500m/分の範囲である。
より具体的には、回分式延伸の場合は、通常1〜500
mm/分、好ましくは1〜100mm/分、さらに好ま
しくは5〜50mm/分の範囲である。一方、連続延伸
の場合には、通常0.1〜500m/分、好ましくは1
〜200m/分、さらに好ましくは10〜200m/分
の範囲内である。なお、経済性を考慮すれば、高速度の
設定がより好ましい。延伸倍率は、通常、1.5倍以
上、好ましくは3倍以上、さらに好ましくは5倍以上、
特に好ましくは10倍以上が望ましく、上限は特に限定
されないが、通常30倍、好ましくは40倍、さらに好
ましくは50倍程度である。また、圧延及び延伸の合計
の延伸倍率は、通常20倍以上、好ましくは30倍以
上、より好ましくは60倍以上、さらに好ましくは80
〜200倍程度が望ましい。
【0015】本発明の製造方法では、前述の方法等によ
り得られる特定の引張強度及び特定の引張弾性率を有す
るポリエチレン原材料を、クッション材を介して130
〜155℃の温度にて加圧することを特徴する。
り得られる特定の引張強度及び特定の引張弾性率を有す
るポリエチレン原材料を、クッション材を介して130
〜155℃の温度にて加圧することを特徴する。
【0016】クッション材としては、130〜155℃
において実質的に熱的に変形しないクッション材であれ
ば特に限定されなく、通常処理温度におけるクッション
材の弾性率が、0.1GPa〜100GPa、好ましく
は1GPa〜75GPa、さらに好ましくは5GPa〜
65GPaを有するものが望ましい。クッション材の材
質としては、130〜155℃で大きく熱変形しないも
のならば特に制限されず、紙、布、木材、ゴム、皮革、
プラスチック類等が例示できる。前記プラスチックとし
ては、例えば、アセタール樹脂、フッ素樹脂、ナイロ
ン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリアリレー
ト、ポリスルフォン、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。前記布とし
ては、例えば、綿花、羊毛、絹、亜麻、レーヨン、アセ
テート、ナイロン、ポリエステル、アクリル、炭素繊
維、ガラス繊維、金属繊維、ロックウール等から生成さ
れた布等が挙げられる。前記紙は、天然紙、合成紙どち
らでもよく、紙の種類としては、印刷用紙、筆記用紙、
図画用紙、包装用紙、雑種紙等の洋紙;段ボール紙、白
板紙等の板紙;障子紙、書道用紙等の和紙等が挙げられ
る。またこれらの紙にシリコーン樹脂等の各種離型性能
をもつ剥離処理剤をコーティングした離型紙等も有効で
ある。前記ゴムとしては、天然ゴム、スチレンゴム、ブ
タジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ニトリ
ルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴ
ム、フッ素ゴム等が挙げられる。前記木材としては、ス
ギ、ヒノキ等の天然木材;パーティクロボード、ファイ
バーボード等の木質ボード類;合板類等が挙げられる。
前記皮革としては、牛皮、羊皮、山羊皮、馬皮等の天然
皮革;ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂等を表面
層とした合成あるいは人工皮革等が挙げられる。
において実質的に熱的に変形しないクッション材であれ
ば特に限定されなく、通常処理温度におけるクッション
材の弾性率が、0.1GPa〜100GPa、好ましく
は1GPa〜75GPa、さらに好ましくは5GPa〜
65GPaを有するものが望ましい。クッション材の材
質としては、130〜155℃で大きく熱変形しないも
のならば特に制限されず、紙、布、木材、ゴム、皮革、
プラスチック類等が例示できる。前記プラスチックとし
ては、例えば、アセタール樹脂、フッ素樹脂、ナイロ
ン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリアリレー
ト、ポリスルフォン、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。前記布とし
ては、例えば、綿花、羊毛、絹、亜麻、レーヨン、アセ
テート、ナイロン、ポリエステル、アクリル、炭素繊
維、ガラス繊維、金属繊維、ロックウール等から生成さ
れた布等が挙げられる。前記紙は、天然紙、合成紙どち
らでもよく、紙の種類としては、印刷用紙、筆記用紙、
図画用紙、包装用紙、雑種紙等の洋紙;段ボール紙、白
板紙等の板紙;障子紙、書道用紙等の和紙等が挙げられ
る。またこれらの紙にシリコーン樹脂等の各種離型性能
をもつ剥離処理剤をコーティングした離型紙等も有効で
ある。前記ゴムとしては、天然ゴム、スチレンゴム、ブ
タジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ニトリ
ルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴ
ム、フッ素ゴム等が挙げられる。前記木材としては、ス
ギ、ヒノキ等の天然木材;パーティクロボード、ファイ
バーボード等の木質ボード類;合板類等が挙げられる。
前記皮革としては、牛皮、羊皮、山羊皮、馬皮等の天然
皮革;ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂等を表面
層とした合成あるいは人工皮革等が挙げられる。
【0017】クッション材の形状は特に限定されなが、
平滑であるよりも多少凹凸がある方が望ましい。クッシ
ョン材の厚さも特に限定されないが、通常0.1μm〜
30cm、望ましくは0.5μm〜10cm、さらに望
ましくは1μm〜1cmである。クッション材には、前
記温度で加圧した後にポリエチレン原材料を該クッショ
ン材から容易に剥離するために、予め市販等の離型剤を
表面に塗布又は噴霧し、離型性を付与させておくことが
望ましい。
平滑であるよりも多少凹凸がある方が望ましい。クッシ
ョン材の厚さも特に限定されないが、通常0.1μm〜
30cm、望ましくは0.5μm〜10cm、さらに望
ましくは1μm〜1cmである。クッション材には、前
記温度で加圧した後にポリエチレン原材料を該クッショ
ン材から容易に剥離するために、予め市販等の離型剤を
表面に塗布又は噴霧し、離型性を付与させておくことが
望ましい。
【0018】前記クッション材を介して130〜155
℃にて加圧するとは、加圧される前記ポリエチレン原材
料の加圧される少なくとも一方向側がクッション材を介
して加圧され、その際の温度が130〜155℃の温度
範囲となる方法であれば良く、例えば、加圧雰囲気が1
30〜155℃の温度範囲となる条件下、ポリエチレン
原材料をクッション材で2方向側から挟持するか、若し
くはクッション材と、各種金属等のクッション材以外の
硬質な材料とによってポリエチレン原材料を2方向側か
ら狭持し、該2方向側から加圧するか、又は一方向側を
固定し、他方向側から加圧する方法等が挙げられる。こ
の加圧の方法は特に限定されず、バッチ方式、連続式の
いずれの方法でもよい。
℃にて加圧するとは、加圧される前記ポリエチレン原材
料の加圧される少なくとも一方向側がクッション材を介
して加圧され、その際の温度が130〜155℃の温度
範囲となる方法であれば良く、例えば、加圧雰囲気が1
30〜155℃の温度範囲となる条件下、ポリエチレン
原材料をクッション材で2方向側から挟持するか、若し
くはクッション材と、各種金属等のクッション材以外の
硬質な材料とによってポリエチレン原材料を2方向側か
ら狭持し、該2方向側から加圧するか、又は一方向側を
固定し、他方向側から加圧する方法等が挙げられる。こ
の加圧の方法は特に限定されず、バッチ方式、連続式の
いずれの方法でもよい。
【0019】バッチ式方法としては、スライド式、回転
式等の各種の機械式、又は油圧式装置を用いた方法が挙
げられる。一方、連続式方法としては、種々の方法があ
り、例えば、上下に対向した一対のエンドレスベルトの
間に、少なくともクッション材を含む材料で挟持された
前記ポリエチレン原材料を挟み、エンドレスベルトを移
動させつつ加圧する方法等が挙げられる。また、ポリエ
チレン原材料が繊維又はテープの場合、該繊維又はテー
プを1本毎に単独でクッション材を介して加圧すること
はもちろん、それらの繊維又はテープを複数配置してク
ッション材を介して加圧してもよい。
式等の各種の機械式、又は油圧式装置を用いた方法が挙
げられる。一方、連続式方法としては、種々の方法があ
り、例えば、上下に対向した一対のエンドレスベルトの
間に、少なくともクッション材を含む材料で挟持された
前記ポリエチレン原材料を挟み、エンドレスベルトを移
動させつつ加圧する方法等が挙げられる。また、ポリエ
チレン原材料が繊維又はテープの場合、該繊維又はテー
プを1本毎に単独でクッション材を介して加圧すること
はもちろん、それらの繊維又はテープを複数配置してク
ッション材を介して加圧してもよい。
【0020】その配置の形態としては、特に限定されな
いが、繊維またはテープを並列に同方向に配する形態、
繊維またはテープを並列に同方向に配した層を積層した
形態、また、ポリエチレン原材料がスプリットヤーン等
の場合、スプリットヤーンを幅方向に広げた状態で加圧
してもよい。
いが、繊維またはテープを並列に同方向に配する形態、
繊維またはテープを並列に同方向に配した層を積層した
形態、また、ポリエチレン原材料がスプリットヤーン等
の場合、スプリットヤーンを幅方向に広げた状態で加圧
してもよい。
【0021】加圧は、ポリエチレン原材料の長軸方向
(通常ポリエチレン原材料を調製する際の延伸方向)に
実質的に伸張または収縮しない条件で行うことが望まし
い。加圧温度は、前述のとおり、130〜155℃、好
ましくは140〜155℃、更に好ましくは145〜1
55℃である。この加圧温度による加圧は、例えば、油
圧プレス機を用いて加圧する場合、油圧プレス機の定盤
温度を前記加圧温度範囲に保持した状態で加圧する方法
等により行うことができる。その他の条件、例えば、加
圧圧力や加圧時間は、ポリエチレン原材料の破断強度の
実質的な低下が認められなく、かつ弾性率が低下しない
か、若しくは仮に低下してもその低下率が当初の50%
以内となるような条件であれば特に限定されず、加圧後
に必要とされる弾性率と、望まれる破壊吸収エネルギー
の値とにより決定できる。加圧時間は、通常1秒〜1時
間、好ましくは10秒〜30分間、更に好ましくは1〜
30分間である。加圧圧力は、通常0.1〜10MP
a、好ましくは0.1〜6MPa、更に好ましくは0.
1〜5MPaである。
(通常ポリエチレン原材料を調製する際の延伸方向)に
実質的に伸張または収縮しない条件で行うことが望まし
い。加圧温度は、前述のとおり、130〜155℃、好
ましくは140〜155℃、更に好ましくは145〜1
55℃である。この加圧温度による加圧は、例えば、油
圧プレス機を用いて加圧する場合、油圧プレス機の定盤
温度を前記加圧温度範囲に保持した状態で加圧する方法
等により行うことができる。その他の条件、例えば、加
圧圧力や加圧時間は、ポリエチレン原材料の破断強度の
実質的な低下が認められなく、かつ弾性率が低下しない
か、若しくは仮に低下してもその低下率が当初の50%
以内となるような条件であれば特に限定されず、加圧後
に必要とされる弾性率と、望まれる破壊吸収エネルギー
の値とにより決定できる。加圧時間は、通常1秒〜1時
間、好ましくは10秒〜30分間、更に好ましくは1〜
30分間である。加圧圧力は、通常0.1〜10MP
a、好ましくは0.1〜6MPa、更に好ましくは0.
1〜5MPaである。
【0022】
【発明の効果】本発明は、特定のポリエチレン原材料を
特定の方法により加圧するので、破壊吸収エネルギーが
大きく、かつ引張強度と弾性率が共に高い、機械的物性
のバランスのとれたポリエチレン材料を得ることができ
る。従って、得られたポリエチレン材料は、防弾材料、
防爆材料、刃物等からの人体保護製品を製造する材料と
して有用である。
特定の方法により加圧するので、破壊吸収エネルギーが
大きく、かつ引張強度と弾性率が共に高い、機械的物性
のバランスのとれたポリエチレン材料を得ることができ
る。従って、得られたポリエチレン材料は、防弾材料、
防爆材料、刃物等からの人体保護製品を製造する材料と
して有用である。
【0023】
【実施例】以下、本発明を製造例、実施例及び比較例に
より説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。製造例1 <ポリエチレン原材料の合成> 粘度平均分子量約200万の超高分子量ポリエチレン粉
末を130℃に加熱し、連続式圧縮成型装置を用いて、
平均圧力約0.6MPaで加圧しながら1m/分の速度
で連続的に固相状態で圧縮成形し、肉厚1.1mm、巾
100mmのシートを得た。次にこのシートを、ロール
表面温度が140℃に調整された、1m/分の速度で反
対方向に回転する直径150mm、面長300mm、ロ
ール間距離30μmの一対のロール間に供給し、固相状
態で圧延を行い延伸倍率(圧延効率)7倍の長尺シート
を得た。次に得られた長尺シートをスリッターで巾5m
mにカットしてテープ状とした。これを固相状態で引張
延伸し、圧延による延伸を含めた合計の延伸倍率が13
5倍のポリエチレンテープ延伸物を得た。得られたポリ
エチレンテープ延伸物をテンシロン引張試験機を用い
て、測定サンプル長さ100mm、引張速度毎分100
mmの条件で引張試験を行った。その結果、引張弾性率
は125GPa、引張強度は2.3GPa、破断伸度は
2.3%、破壊吸収エネルギーは24J/cm3であっ
た。
より説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。製造例1 <ポリエチレン原材料の合成> 粘度平均分子量約200万の超高分子量ポリエチレン粉
末を130℃に加熱し、連続式圧縮成型装置を用いて、
平均圧力約0.6MPaで加圧しながら1m/分の速度
で連続的に固相状態で圧縮成形し、肉厚1.1mm、巾
100mmのシートを得た。次にこのシートを、ロール
表面温度が140℃に調整された、1m/分の速度で反
対方向に回転する直径150mm、面長300mm、ロ
ール間距離30μmの一対のロール間に供給し、固相状
態で圧延を行い延伸倍率(圧延効率)7倍の長尺シート
を得た。次に得られた長尺シートをスリッターで巾5m
mにカットしてテープ状とした。これを固相状態で引張
延伸し、圧延による延伸を含めた合計の延伸倍率が13
5倍のポリエチレンテープ延伸物を得た。得られたポリ
エチレンテープ延伸物をテンシロン引張試験機を用い
て、測定サンプル長さ100mm、引張速度毎分100
mmの条件で引張試験を行った。その結果、引張弾性率
は125GPa、引張強度は2.3GPa、破断伸度は
2.3%、破壊吸収エネルギーは24J/cm3であっ
た。
【0024】実施例1 製造例1で調製したポリエチレンテープ延伸物を、シリ
コーンをコーティングしたクッション材としての離型紙
で挟持した。次いで、上下プレス面が鉄製の油圧プレス
機の定盤温度を150℃にし、該定盤上に前記ポリエチ
レンテープ延伸物の挟持物を設置した後、このプレス機
に油圧を掛け定盤面に1MPaの圧力を加えた。温度が
一度低下した後、再度定盤温度を150℃にして5分間
保持した。加圧後のポリエチレンテープ延伸物には糸軸
方向の長さの変化は認められなかった。 (引張試験)加圧した後のポリエチレンテープ延伸物を
テンシロン引張試験機を用いて、測定サンプル長さ10
0mm、引張速度毎分100mmの条件で引張試験を行
った。得られた測定値は、引張弾性率は103GPa、
引張強度は2.4GPa、破断伸度は2.9%破壊吸収
エネルギーは32J/cm3であった。なお、破壊吸収
エネルギーは引張強度と破断伸度の積分値である。
コーンをコーティングしたクッション材としての離型紙
で挟持した。次いで、上下プレス面が鉄製の油圧プレス
機の定盤温度を150℃にし、該定盤上に前記ポリエチ
レンテープ延伸物の挟持物を設置した後、このプレス機
に油圧を掛け定盤面に1MPaの圧力を加えた。温度が
一度低下した後、再度定盤温度を150℃にして5分間
保持した。加圧後のポリエチレンテープ延伸物には糸軸
方向の長さの変化は認められなかった。 (引張試験)加圧した後のポリエチレンテープ延伸物を
テンシロン引張試験機を用いて、測定サンプル長さ10
0mm、引張速度毎分100mmの条件で引張試験を行
った。得られた測定値は、引張弾性率は103GPa、
引張強度は2.4GPa、破断伸度は2.9%破壊吸収
エネルギーは32J/cm3であった。なお、破壊吸収
エネルギーは引張強度と破断伸度の積分値である。
【0025】実施例2 製造例1で調製したポリエチレンテープ延伸物を、シリ
コーンをコーティングしたクッション材としての離型紙
で挟持した。次いで、上下プレス面が鉄製の油圧プレス
機の定盤温度を150℃にし、該定盤上に前記ポリエチ
レンテープ延伸物の挟持物を設置した後、このプレス機
に油圧を掛け定盤面に3MPaの圧力を加えた。温度が
一度低下した後、再度定盤温度を150℃にして5分間
保持した。加圧後のポリエチレンテープ延伸物には糸軸
方向の長さの変化は認められなかった。実施例1と同様
に引張試験を行った結果、加圧後のポリエチレンテープ
延伸物の引張弾性率は84GPa、引張強度は2.4G
Pa、破断伸度は3.6%破壊吸収エネルギーは43J
/cm3であった。
コーンをコーティングしたクッション材としての離型紙
で挟持した。次いで、上下プレス面が鉄製の油圧プレス
機の定盤温度を150℃にし、該定盤上に前記ポリエチ
レンテープ延伸物の挟持物を設置した後、このプレス機
に油圧を掛け定盤面に3MPaの圧力を加えた。温度が
一度低下した後、再度定盤温度を150℃にして5分間
保持した。加圧後のポリエチレンテープ延伸物には糸軸
方向の長さの変化は認められなかった。実施例1と同様
に引張試験を行った結果、加圧後のポリエチレンテープ
延伸物の引張弾性率は84GPa、引張強度は2.4G
Pa、破断伸度は3.6%破壊吸収エネルギーは43J
/cm3であった。
【0026】実施例3 製造例1で調製したポリエチレンテープ延伸物を、シリ
コーンをコーティングしたクッション材としての離型紙
で挟持した。次いで、上下プレス面が鉄製の油圧プレス
機の定盤温度を150℃にし、該定盤上に前記ポリエチ
レンテープ延伸物の挟持物を設置した後、このプレス機
に油圧を掛け定盤面に3MPaの圧力を加えた。温度が
一度低下した後、再度定盤温度を150℃にして20分
間保持した。加圧後のポリエチレンテープ延伸物には糸
軸方向の長さの変化は認められなかった。実施例1と同
様に引張試験を行った結果、加圧後のポリエチレンテー
プ延伸物の引張弾性率は71GPa、引張強度は2.4
GPa、破断伸度は3.6%破壊吸収エネルギーは39
J/cm3であった。
コーンをコーティングしたクッション材としての離型紙
で挟持した。次いで、上下プレス面が鉄製の油圧プレス
機の定盤温度を150℃にし、該定盤上に前記ポリエチ
レンテープ延伸物の挟持物を設置した後、このプレス機
に油圧を掛け定盤面に3MPaの圧力を加えた。温度が
一度低下した後、再度定盤温度を150℃にして20分
間保持した。加圧後のポリエチレンテープ延伸物には糸
軸方向の長さの変化は認められなかった。実施例1と同
様に引張試験を行った結果、加圧後のポリエチレンテー
プ延伸物の引張弾性率は71GPa、引張強度は2.4
GPa、破断伸度は3.6%破壊吸収エネルギーは39
J/cm3であった。
【0027】比較例1 上下プレス面が鉄製の油圧プレス機の定盤温度を150
℃にし、該定盤上に製造例1で調製したポリエチレンテ
ープ延伸物をクッション材なしで直接設置した。このプ
レス機に油圧を掛け定盤面に3MPaの圧力を加えた。
温度が一度低下した後、再度定盤温度を150℃にして
5分間保持した。加圧後のポリエチレンテープ延伸物に
は糸軸方向の長さの変化は認められなかった。実施例1
と同様に引張試験を行った結果、加圧後のポリエチレン
テープ延伸物の引張弾性率は92GPa、引張強度は
2.3GPa、破断伸度は2.9%破壊吸収エネルギー
は29J/cm3であった。
℃にし、該定盤上に製造例1で調製したポリエチレンテ
ープ延伸物をクッション材なしで直接設置した。このプ
レス機に油圧を掛け定盤面に3MPaの圧力を加えた。
温度が一度低下した後、再度定盤温度を150℃にして
5分間保持した。加圧後のポリエチレンテープ延伸物に
は糸軸方向の長さの変化は認められなかった。実施例1
と同様に引張試験を行った結果、加圧後のポリエチレン
テープ延伸物の引張弾性率は92GPa、引張強度は
2.3GPa、破断伸度は2.9%破壊吸収エネルギー
は29J/cm3であった。
【0028】比較例2 製造例1で調製したポリエチレンテープ延伸物を、シリ
コーンをコーティングしたクッション材としての離型紙
で挟持した。次いで、上下プレス面が鉄製の油圧プレス
機の定盤温度を100℃にし、該定盤上に前記ポリエチ
レンテープ延伸物の挟持物を設置した後、このプレス機
に油圧を掛け定盤面に3MPaの圧力を加えた。温度が
一度低下した後、再度定盤温度を100℃にして5分間
保持した。加圧後のポリエチレンテープ延伸物には糸軸
方向の長さの変化は認められなかった。実施例1と同様
に引張試験を行った結果、加圧後のポリエチレンテープ
延伸物の引張弾性率は114GPa、引張強度は2.2
GPa、破断伸度は2.4%破壊吸収エネルギーは24
J/cm3であった。
コーンをコーティングしたクッション材としての離型紙
で挟持した。次いで、上下プレス面が鉄製の油圧プレス
機の定盤温度を100℃にし、該定盤上に前記ポリエチ
レンテープ延伸物の挟持物を設置した後、このプレス機
に油圧を掛け定盤面に3MPaの圧力を加えた。温度が
一度低下した後、再度定盤温度を100℃にして5分間
保持した。加圧後のポリエチレンテープ延伸物には糸軸
方向の長さの変化は認められなかった。実施例1と同様
に引張試験を行った結果、加圧後のポリエチレンテープ
延伸物の引張弾性率は114GPa、引張強度は2.2
GPa、破断伸度は2.4%破壊吸収エネルギーは24
J/cm3であった。
【0029】比較例3 製造例1で調製したポリエチレンテープ延伸物を、シリ
コーンをコーティングしたクッション材としての離型紙
で挟持した。次いで、上下プレス面が鉄製の油圧プレス
機の定盤温度を160℃にし、該定盤上に前記ポリエチ
レンテープ延伸物の挟持物を設置した後、このプレス機
に油圧を掛け定盤面に3MPaの圧力を加えた。温度が
一度低下した後、再度定盤温度を160℃にして5分間
保持した。加圧後のポリエチレンテープ延伸物には糸軸
方向の長さの変化は認められなかった。加圧後のポリエ
チレンテープ延伸物は、手で引っ張るだけで簡単に破断
し、テンシロン引張試験機で測定するだけの強度はなか
った。
コーンをコーティングしたクッション材としての離型紙
で挟持した。次いで、上下プレス面が鉄製の油圧プレス
機の定盤温度を160℃にし、該定盤上に前記ポリエチ
レンテープ延伸物の挟持物を設置した後、このプレス機
に油圧を掛け定盤面に3MPaの圧力を加えた。温度が
一度低下した後、再度定盤温度を160℃にして5分間
保持した。加圧後のポリエチレンテープ延伸物には糸軸
方向の長さの変化は認められなかった。加圧後のポリエ
チレンテープ延伸物は、手で引っ張るだけで簡単に破断
し、テンシロン引張試験機で測定するだけの強度はなか
った。
Claims (1)
- 【請求項1】 0.5GPa以上の引張強度及び1GP
a以上の引張弾性率を有するポリエチレン原材料を、ク
ッション材を介して130〜155℃の温度にて加圧す
ることを特徴とするポリエチレン材料の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7542398A JPH11268060A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | ポリエチレン材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7542398A JPH11268060A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | ポリエチレン材料の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11268060A true JPH11268060A (ja) | 1999-10-05 |
Family
ID=13575785
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7542398A Pending JPH11268060A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | ポリエチレン材料の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11268060A (ja) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000313752A (ja) * | 1999-04-28 | 2000-11-14 | Mitsui Chemicals Inc | 高伸びを有する高分子量ポリオレフィン透明フィルムおよびその製造方法 |
JP2000313070A (ja) * | 1999-04-28 | 2000-11-14 | Mitsui Chemicals Inc | 透明性の改善された高分子量ポリオレフィンフィルムの製造方法 |
JP2000313751A (ja) * | 1999-04-28 | 2000-11-14 | Mitsui Chemicals Inc | 透明性に優れる高強度高分子量ポリオレフィンフィルムおよびその製造方法 |
JP2001198937A (ja) * | 2000-01-21 | 2001-07-24 | Mitsui Chemicals Inc | 透明性に優れる高分子量ポリオレフィン積層フィルムの製造方法 |
JP2001220449A (ja) * | 2000-02-07 | 2001-08-14 | Mitsui Chemicals Inc | 高透明部を有する高分子量ポリオレフィンフィルムおよびその製造方法 |
JP2001355735A (ja) * | 2000-06-14 | 2001-12-26 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | スイベルジョイント用シール |
KR100833137B1 (ko) * | 2000-06-14 | 2008-05-29 | 미츠비시 덴센 고교 가부시키가이샤 | 시일 재료, 그것을 이용한 수지 링 및 그것을 이용한시일 |
JP2014506197A (ja) * | 2010-12-14 | 2014-03-13 | ディーエスエム アイピー アセッツ ビー.ブイ. | レドーム用材料およびその製造方法 |
US8815134B2 (en) | 2008-06-19 | 2014-08-26 | Teijin Aramid B.V. | Process for manufacturing polyolefin films |
JP2017177673A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 栃木県 | 高強度超高分子量ポリエチレン成形体及びその製造方法 |
EP3462065A1 (en) * | 2017-09-27 | 2019-04-03 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Dispensing valve apparatus |
-
1998
- 1998-03-24 JP JP7542398A patent/JPH11268060A/ja active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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